volatile關鍵字簡述：

Java 語言中的 volatile 變量可以被看作是一種 “程度較輕的 synchronized”；與 synchronized 塊相比市咽，volatile 變量所需的編碼較少痊银，并且運行時開銷也較少，但是它所能實現(xiàn)的功能也僅是synchronized 的一部分施绎。

volatile變量的讀取和寫入操作導致變量直接在主存中讀寫溯革。從主存中讀取和寫入到主存中比在 cpu 緩存中代價更高 贞绳。訪問volatile變量也阻止了常規(guī)的性能優(yōu)化技術對指令的重排序。所以致稀，你應該只在確實需要加強變量的可見性的時候使用volatile冈闭。

1，java-內存模型

Java內存模型規(guī)定：所有的變量都存儲在主內存中抖单。每條線程中還有自己的工作內存萎攒，線程的工作內存中保存了被該線程所使用到的變量（這些變量是從主內存中拷貝而來）。線程對變量的所有操作（讀取矛绘，賦值）都必須在工作內存中進行耍休。不同線程之間也無法直接訪問對方工作內存中的變量，線程間變量值的傳遞均需要通過主內存來完成货矮。

2羊精，java-原子性

原子性：即一個操作或者多個操作 要么全部執(zhí)行并且執(zhí)行的過程不會被任何因素打斷，要么就都不執(zhí)行囚玫。

例：銀行轉賬的過程喧锦， A 給 B 轉賬1000元 的情況。 ?

試想一下抓督，如果這2個操作不具備原子性燃少，會造成什么樣的后果。假如從賬戶A減去1000元之后本昏，操作突然中止供汛。這樣就會導致賬戶A雖然減去了1000元，但是賬戶B沒有收到這個轉過來的1000元涌穆。

在Java中，對基本數(shù)據(jù)類型的變量的讀取和賦值操作是原子性操作雀久，即這些操作是不可被中斷的宿稀，要么執(zhí)行，要么不執(zhí)行赖捌。

例：x =10 ? //語句1

? ? ? ?y = x ? ?//語句2

? ? ? ?x++ ? ? //語句3

上面只有語句1,符合原子性祝沸，直接將數(shù)值10賦值給x，也就是說線程執(zhí)行這個語句的會直接將數(shù)值10寫入到工作內存中越庇。

語句2實際上包含2個操作罩锐，它先要去讀取x的值，再將x的值寫入工作內存卤唉，雖然讀取x的值以及 將x的值寫入工作內存 這2個操作都是原子性操作涩惑，但是合起來就不是原子性操作了。

同樣的桑驱，x++ 包括3個操作：讀取x的值竭恬，進行加1操作跛蛋，寫入新的值。

也就是說痊硕，只有簡單的讀取赊级、賦值（而且必須是將數(shù)字賦值給某個變量，變量之間的相互賦值不是原子操作）才是原子操作岔绸。

理解了什么是原子操作理逊，就可以看出，什么時候可以使用``volatile``關鍵字：

- 堆變量的寫入操作盒揉，不依賴變量的當前值或者你能確保只有單個線程更新變量的值挡鞍。

- 對該變量的操作沒有包含在具有其他變量的不變式中(也就是原子操作)。

從上面可以看出预烙，Java內存模型只保證了基本讀取和賦值是原子性操作墨微，如果要實現(xiàn)更大范圍操作的原子性，可以通過synchronized和Lock來實現(xiàn)扁掸。由于synchronized和Lock能夠保證任一時刻只有一個線程執(zhí)行該代碼塊翘县，那么自然就不存在原子性問題了，從而保證了原子性谴分。

3锈麸，java - 可見性

可見性是指當多個線程訪問同一個變量時，一個線程修改了這個變量的值牺蹄，其他線程能夠立即看得到修改的值忘伞。

舉個簡單的例子，看下面這段

6//線程1執(zhí)行的代碼

int i =0;

i =10;

//線程2執(zhí)行的代碼

j = i;

由上面的分析可知沙兰，當線程1執(zhí)行 i =10這句時氓奈，會先把i的初始值加載到工作內存中，然后賦值為10鼎天，那么在線程1的工作內存當中i的值變?yōu)?0了舀奶，卻沒有立即寫入到主存當中。

此時線程2執(zhí)行 j = i斋射，它會先去主存讀取i的值并加載到線程2的工作內存當中育勺，注意此時內存當中i的值還是0，那么就會使得j的值為0罗岖，而不是10.

這就是可見性問題涧至，線程1對變量i修改了之后，線程2 沒有立即看到線程1 修改的值桑包。

Java中的可見性

對于可見性南蓬，Java提供了volatile關鍵字來保證可見性。

當一個共享變量被volatile修飾時，它會保證修改的值會立即被更新到主存蓖康，當有其他線程需要讀取時铐炫，它會去內存中讀取新值。

而普通的共享變量不能保證可見性蒜焊，因為普通共享變量被修改之后倒信，什么時候被寫入主存是不確定的，當其他線程去讀取時泳梆，此時內存中可能還是原來的舊值鳖悠，因此無法保證可見性。

另外优妙，通過synchronized和Lock也能夠保證可見性乘综，synchronized和Lock能保證同一時刻只有一個線程獲取鎖然后執(zhí)行同步代碼，并且在釋放鎖之前會將對變量的修改刷新到主存當中套硼。因此可以保證可見性卡辰。

4，java - 有序性

有序性：即程序執(zhí)行的順序按照代碼的先后順序執(zhí)行邪意。

例：int ?a ?= 1;

? ? ? ?boolean b=false;

? ? ? ?a=2; ? ?/ /語句1

? ? ? ?b=true; / /語句2

上面代碼定義了一個int型變量九妈，定義了一個boolean類型變量，然后分別對兩個變量進行賦值操作雾鬼。從代碼順序上看萌朱，語句1是在語句2前面的，那么JVM在真正執(zhí)行這段代碼的時候會保證語句1一定會在語句2前面執(zhí)行嗎策菜？不一定晶疼，為什么呢？這里可能會發(fā)生指令重排序（Instruction Reorder）又憨。

指令重排序

一般來說翠霍，處理器為了提高程序運行效率，可能會對輸入代碼進行優(yōu)化竟块，它不保證程序中各個語句的執(zhí)行先后順序同代碼中的順序一致壶运，但是它會保證程序最終執(zhí)行結果和代碼順序執(zhí)行的結果是一致的。

比如上面的代碼中浪秘，語句1和語句2誰先執(zhí)行對最終的程序結果并沒有影響，那么就有可能在執(zhí)行過程中埠况，語句2先執(zhí)行而語句1后執(zhí)行耸携。

但是要注意，雖然處理器會對指令進行重排序辕翰，但是它會保證程序最終結果會和代碼順序執(zhí)行結果相同夺衍，那么它靠什么保證的呢？再看下面一個例子：

int ? a =10;//語句1

int ? r =2;//語句2

a = a +3;//語句3

r = a*a;//語句4

這段代碼有4個語句喜命，那么可能的一個執(zhí)行順序是： 2-->1--->3--->4

那么可不可能是這個執(zhí)行順序呢?： 語句2 語句1 語句4 語句3

不可能沟沙，因為處理器在進行重排序時是會考慮指令之間的數(shù)據(jù)依賴性河劝，如果一個指令Instruction 2必須用到Instruction 1的結果，那么處理器會保證Instruction 1會在Instruction 2之前執(zhí)行矛紫。

雖然重排序不會影響單個線程內程序執(zhí)行的結果赎瞎，但是多線程呢？下面看一個例子：

//線程1:

context = loadContext();? //語句1

inited = true;? ? ? ? ? ? //語句2

//線程2:

while(!inited ){

? ? ?sleep()

}

doSomethingwithconfig(context);

上面代碼中颊咬，由于語句1和語句2沒有數(shù)據(jù)依賴性务甥，因此可能會被重排序。假如發(fā)生了重排序喳篇，在線程1執(zhí)行過程中先執(zhí)行語句2敞临，而此是線程2會以為初始化工作已經(jīng)完成，那么就會跳出while循環(huán)麸澜，去執(zhí)行doSomethingwithconfig(context)方法挺尿，而此時context并沒有被初始化，就會導致程序出錯炊邦。

從上面可以看出编矾，指令重排序不會影響單個線程的執(zhí)行，但是會影響到線程并發(fā)執(zhí)行的正確性铣耘。

也就是說洽沟，要想并發(fā)程序正確地執(zhí)行，必須要保證原子性蜗细、可見性以及有序性裆操。只要有一個沒有被保證，就有可能會導致程序運行不正確炉媒。

在Java里面踪区，可以通過volatile關鍵字來保證一定的“有序性”。另外可以通過synchronized和Lock來保證有序性吊骤，很顯然缎岗，synchronized和Lock保證每個時刻是有一個線程執(zhí)行同步代碼，相當于是讓線程順序執(zhí)行同步代碼白粉，自然就保證了有序性传泊。

volatile變量規(guī)則：對一個變量的寫操作先行發(fā)生于后面對這個變量的讀操作。

5鸭巴，Synchronized關鍵字

Synchroized實現(xiàn)可見性

線程執(zhí)行互斥代碼的過程：

1眷细，獲得互斥鎖

2，清空工作內存

3鹃祖，從主內存拷貝變量的最新副本到工作內存

4溪椎，執(zhí)行鎖中的代碼

5，將更改后的共享變量的值刷新到住內存

6，釋放互斥鎖

volatile 和 synchronized的區(qū)別

1校读，volatile的本質是告訴jvm當前的變量在工作內存(寄存器)中的值是不確定的沼侣，需要從主內存中讀取歉秫；synchronized是鎖定當前的變量蛾洛，只有當前的線程可以訪問，其他的線程被阻塞端考。

2雅潭，volatile僅可以使用在變量級別；synchronized則可以使用在變量却特、方法扶供、類級別。

3裂明，volatile僅可以保證變量的可見性椿浓，不能保證原子性；而synchronized則可以保證變量的可見性和原子性闽晦。

4扳碍，volatile不會造成線程的阻塞；synchronized可能會造成線程的阻塞仙蛉。

5笋敞，volatile可以阻止指令重排序